(57)【要約】【課題】  アルミニウム合金押出材からなる管の端部を電磁成形により外径方向に拡開して、軸端に取付用フランジを一体的に形成する場合において、フランジの径を大きくして接合しろを十分にとり、同時に取付用フランジの割れ発生を防止し、かつ肉厚減少を抑える。【解決手段】  素材管２７の端部の周方向の複数箇所に切り欠き３３を形成し、この素材管２７の周囲を金型２８で囲繞して端部を金型の端面２９から突出させる。端面２９からの突出長さは切り欠き３３が形成されていない箇所で大きく、それらの中間で小さくなっている。電磁成形コイル３２に瞬間大電流を印加して素材管２７を外径方向に拡開する。素材管２７の端部周壁は拡開して端面２９に打ち付けられ、軸端にフランジ２２が形成される。フランジ２２は、軸部２４からの張り出し幅が周方向で異なり、張り出し幅の大きい箇所において接合しろが十分とれる。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金押出材からなり、取付用フランジが軸端に形成されたフランジ付き管状部材であり、前記取付用フランジは前記アルミニウム合金押出材の端部全周が拡開して形成されたもので、軸部からの張り出し幅が他より小さい箇所が周方向に沿った１又は複数箇所に形成されていることを特徴とするフランジ付き管状部材。
【請求項２】
前記取付用フランジは電磁成形により前記アルミニウム合金押出材の端部周壁が外径方向に拡開して形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載されたフランジ付き管状部材。
【請求項３】
軸部からの張り出し幅が大きい箇所が小さい箇所を挟んで周方向の複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載されたフランジ付き管状部材。
【請求項４】
バンパーステイであることを特徴とする請求項３に記載されたフランジ付き管状部材。
【請求項５】
軸部からの張り出し幅が一方向及びその反対方向に大きく、それに垂直方向に小さく形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載されたフランジ付き管状部材。
【請求項６】
前記取付用フランジが金属製形材の取付面に固定されるものであることを特徴とする請求項５に記載されたフランジ付き管状部材。
【請求項７】
前記金属製形材がバンパーリインフォースであり、前記フランジ付き管状部材がバンパーステイであることを特徴とする請求項６に記載されたフランジ付き管状部材。
【請求項８】
アルミニウム合金押出材からなり、取付用フランジが軸端に形成されたフランジ付き管状部材であり、前記取付用フランジは電磁成形により前記アルミニウム合金押出材の端部周壁が外径方向に拡開して形成されたもので、周方向に分割された複数個のフランジ片からなることを特徴とするフランジ付き管状部材。
【請求項９】
バンパーステイであることを特徴とする請求項８に記載されたフランジ付き管状部材。
【請求項１０】
アルミニウム合金押出材からなり、取付用フランジが軸端に形成されたフランジ付き管状部材と、該フランジ付き管状部材が取り付けられた他部材からなり、前記フランジ付き管状部材の取付用フランジが前記他部材の取付面に接触して固定され、前記取付用フランジは前記アルミニウム合金押出材の端部全周が拡開して形成されたもので、前記他部材の取付面の形状に応じて軸部からの張り出し幅が他より小さい箇所が周方向に沿った１又は複数箇所に形成されていることを特徴とする構造体。
【請求項１１】
前記フランジ付き管状部材の軸部の位置を中心にして周囲の取付面をみると、該取付面には方向によってスペースの広狭があり、前記取付用フランジの張り出し幅が他より小さい箇所がスペースの狭い方向に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載された構造体。
【請求項１２】
アルミニウム合金押出材からなり、取付用フランジが軸端に形成されたフランジ付き管状部材と、該フランジ付き管状部材が取り付けられた金属製形材からなり、前記フランジ付き管状部材の取付用フランジが前記金属製形材の取付面に接触して固定され、前記取付用フランジは前記アルミニウム合金押出材の端部全周が拡開して形成されたもので、軸部からの張り出し幅が一方向及びその反対方向に大きく、それに垂直方向に小さく形成され、張り出し幅が大きい方向が前記金属製形材の長手方向を向いていることを特徴とする構造体。
【請求項１３】
前記金属製形材がバンパーリインフォースであり、前記フランジ付き管状部材がバンパーステイであることを特徴とする請求項１２に記載された構造体。
【請求項１４】
アルミニウム合金押出材からなる管の周囲を貫通穴を有する電磁成形用の金型で囲繞するとともに、その端部を前記金型の端面から所定長さ突出させ、電磁成形により管の端部周壁の全周を外径方向に拡開して前記端面に押し付け、軸端に取付用フランジを形成するフランジ付き管状部材の製造方法において、前記アルミニウム合金押出材の端部に、前記金型の端面から突出する突出長さが他より小さくなる箇所を前記貫通孔の周方向に沿って形成し、電磁成形により、軸部からの張り出し幅が他より小さい箇所を周方向に沿った１又は複数箇所に有する取付用フランジを成形することを特徴とするフランジ付き管状部材の製造方法。
【請求項１５】
前記アルミニウム合金押出材の端部の周方向の複数箇所に切り欠きを形成し、前記金型の端面から突出する突出長さが切り欠きの箇所で小さく、切り欠き以外の箇所で大きくなるようにして、軸部からの張り出し幅が大きい箇所が小さい箇所を挟んで周方向の複数箇所に形成された取付用フランジを成形することを特徴とする請求項１４に記載されたフランジ付き管状部材の製造方法。
【請求項１６】
前記アルミニウム合金押出材の端部を両側から斜めに切断し、前記金型の端面から突出する突出長さが対向位置にある２カ所で大きく、それらの中間で小さくなるようにして、軸部からの張り出し幅が一方向及びその反対方向に大きく、それに垂直方向に小さい取付用フランジを成形することを特徴とする請求項１４に記載されたフランジ付き管状部材の製造方法。
【請求項１７】
アルミニウム合金押出材からなる管の周囲を貫通穴を有する電磁成形用の金型で囲繞するとともに、その端部を前記金型の端面から所定長さ突出させ、電磁成形により管の端部周壁を外径方向に拡開して前記端面に押し付け、軸端に取付用フランジを形成するフランジ付き管状部材の製造方法において、前記アルミニウム合金押出材の端部周壁を周方向に複数個に分割し、電磁成形により、前記端部周壁を外径方向に拡開して管端に周方向に分割された複数のフランジ片からなるフランジを形成することを特徴とするフランジ付き管状部材の製造方法。
【請求項１８】
アルミニウム合金押出材からなる管の端部周壁にスリットを形成して、前記端部周壁を周方向に複数個に分割することを特徴とする請求項１７に記載されたフランジ付き管状部材の製造方法。
【請求項１９】
アルミニウム合金押出材からなる管の端部周壁の一部を切除して、前記端部周壁を周方向に複数個に分割することを特徴とする請求項１７に記載されたフランジ付き管状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金押出材の軸端に取付用フランジを形成したフランジ付き管状部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば乗用車やトラック等の自動車車体の前端（フロント）及び後端（リア）に設置されるバンパー内部には、補強部材としてバンパーリインフォースが設けられている。バンパーリインフォースは一般に荷重方向に略垂直に向く前壁と後壁、及びそれらを連結する横壁を有する断面中空の部材であり、後方側から一対のバンパーステイにより支持され、各バンパーステイは後端がサイドメンバ（フロント又はリア）の先端に固定されている。
【０００３】
アルミニウム製のバンパーステイは、大きく分けて縦圧壊型と横圧壊型がある。図４１（ａ）に示すように、縦圧壊型のバンパーステイ１は、軸部４を構成する中空の押出形材の前後端に板状の取付用フランジ２，３（バンパーリインフォース５及びサイドメンバ６の取付用）を溶接したもので、押出軸方向が車体前後方向（バンパーリインフォース４の長手方向に対し略垂直）を向いている。横圧壊型バンパーステイ７は、図４１（ｂ）に示すように、前後端に一体的に取付用フランジ８，９が形成された押出形材からなり、押出軸方向が車体上下方向（バンパーリインフォース５の長手方向に対し垂直）を向いている。横圧壊型バンパーステイの例として、下記特許文献１〜３が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−９１１５４号公報
【特許文献２】特開２０００−３１８５５２号公報
【特許文献３】特開２００１−２９４１０６号公報
【０００５】
縦圧壊型のバンパーステイは、３つの部品を溶接により一体化するため一般に製造コストが高く、さらに、図４１（ａ）に示すように、バンパーリインフォースの端部取付箇所が車幅方向に対し後方側に傾斜している場合は、軸部押出形材の斜め切断による歩留まり低下、切断コスト及び溶接コストの増大等が問題となる。また、横圧縮型のバンパーステイは、製造コストが安く、バンパーリインフォースの端部取付箇所が車幅方向に対し傾斜又は湾曲していても、容易に対応できる利点があるが、縦圧壊型に比べて重量比エネルギー吸収量が小さく、優位な軽量化効果が得られない点に問題がある。
【０００６】
一方、特願２００２−２００３８６、特願２００２−３５７８２０の明細書及び図面には、図４１（ｃ）に示すように、アルミニウム合金押出材（管材）からなり、軸部１４の両端に電磁成形により取付用フランジ１２，１３が成形されたバンパーステイ１１が記載されている。
このバンパーステイ１１は、図４２に示すように、アルミニウム押出材を所定長さに切断して素材管１５とし、この素材管１５の周囲を電磁成形用の金型１６（複数個の分割金型から構成される）で囲繞するとともに、素材管１５の端部を前記金型１６の端面（成形面）１７，１８から突出させ、素材管１５の内部に挿入した電磁成形用コイル１０に高電圧で蓄電されている電気エネルギー（電荷）を瞬時に投入（放電）することにより製造される。電磁成形とは、電気エネルギーの投入により、電磁成形用コイル１０がきわめて短時間の強力な磁場を形成し、この磁場内におかれたワーク（被加工物）が磁場の反発力（フレミングの左手の法則に従ったＬｏｒｅｎｔｚ力）によって強い拡張力や収縮力を受けて、高速で塑性変形することを利用し、ワークを所定形状に成形する技術であり、この例では、素材管１５は強い拡張力により外径方向（放射方向）に拡径し、前記端面１７，１８の内側では素材管１５は貫通穴１９の内面に押し付けられ、端面１７，１８の外側では素材管１５は拡開して該端面１７，１８に打ち付けられる。これにより、両端に取付用フランジ１２，１３が形成されたバンパーステイ１１が製造される。電磁成形後は、金型１６を開いてバンパーステイ１１を取り出す。
【０００７】
なお、前記バンパーステイ１１は、フランジ１２が軸部の押出方向に垂直な面に対し傾斜した平面に形成され、フランジ１３が前記押出方向に垂直な平面に形成されている。管素材１５の周囲を包囲する金型１６は、管素材１５の軸方向に沿って４つに分割可能（分割金型１６ａ〜１６ｄからなる）とされ、組み合わせたとき前記端面１７，１８と、管素材１５の外形にほぼ等しい内形の貫通穴１９が構成される。金型１６の端面１８は貫通穴１９の軸方向に垂直な平面であり、端面１７は貫通穴１９の軸方向に垂直な面に対し傾斜した平面であり、両端面１７，１８は電磁成形時の成形面として機能する。一方、管素材１５の端面は一方が軸部の押出方向に垂直な平面内でカットされ、他方が傾斜した平面内でカットされ（金型１６の端面１７の傾斜と同じ角度の傾斜にカットされている）、前者が端面１８側、後者が端面１７側にくるように、かつ管素材１５の端面と金型１６の端面１７が平行になるようにセットされている。
【０００８】
電磁成形は高速変形であるため、加工形状が複雑な場合にも対応可能であり、かつ金型の成形面に押圧して所定の形状を得るため形状精度がよいという利点がある。従って、前記金型１６の端面（成形面）１７，１８を適宜の形状とすることで、軸方向に垂直な面を有するフランジ（フランジ１３）だけでなく、軸方向に垂直な面に対して傾斜したフランジ（フランジ１２）、あるいは湾曲面からなるフランジなど、バンパーリインフォースやサイドメンバーの取付面の形状に応じた形状の取付用フランジを成形することができる。
なお、電磁成形自体は、下記特許文献４〜７及び非特許文献１に記載されているように、公知技術である。
【０００９】
【特許文献４】特開昭５８−４６０１号公報
【特許文献５】特開平６−３１２２２６号公報
【特許文献６】特開平７−１１６７５１号公報
【特許文献７】特開２００２−８６２２８号公報
【非特許文献１】機械技術研究所報告第１５０号「電磁力を利用する塑性加工の研究」（１９９０年３月、機械技術研究所発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来の３つの部品からなる縦圧壊型バンパーステイは、先に述べたような問題点があるほか、溶接箇所が衝突時に最も荷重が掛かる軸部とフランジの交点になることから、当該箇所において材料特性が低下し、これが予期し得ないエネルギー吸収特性の低下をもたらすおそれがある。
一方、管状のアルミニウム合金押出材の両端部を電磁成形等により拡径してフランジを軸部と一体的に成形すれば、この問題点は解消される。しかし、この場合、フランジの外周に近いほど周方向への引張の変形量が大きく、肉厚減少を生じ、さらに薄くなると割れが生じることもある。これはアルミニウム合金押出材の軸部の径に比べてフランジの外径が大きくなるほど問題となる。
【００１１】
そして、この割れ発生の問題は、ファイバー組織を有するアルミニウム合金押出材の場合に特に深刻となる。ファイバー組織は押出方向に平行な粒界がほとんどであり、電磁成形等により投入される拡径の成形力は、その粒界を分断する（引き裂く）方向に作用するからである。また、ファイバー組織では一般に、押出方向に垂直な方向の伸びが小さいことも影響している。ファイバー組織を有するアルミニウム合金押出材は、周知の如く軸方向の圧壊性能に優れるため、バンパーステイとして利用価値が大きいのだが、拡径方向の成形性が等軸晶のものに比べて劣り、管端にフランジを成形するような場合に特に割れが発生しやすく、バンパーリインフォース及びサイドメンバーに連結するに十分な大きさのフランジを成形することがきわめて困難である。
【００１２】
また、図４３は電磁成形によるフランジ成形後に、フランジ１２の肉厚が外周側になるほど薄くなっている様子を示す（フランジ１３も同様である）ものだが、このようにフランジ１２の肉厚が径方向に変化しているため、金型１６の端面（成形面）１７が平面で構成されていたとしても、フランジ１２の前面１２ａは平面にはならず、その結果、図４４に示すように、このフランジ１２を例えばバンパーリインフォース５の後壁５ａに固定するとき、フランジ１２とバンパーリインフォース４の後壁４ａとの間に隙間２０が生じる。この隙間２０があると、ボルト・ナット又はリベットにより固定するときはフランジ１２に歪みが生じ、溶接によって固定する場合はフランジ１２がバンパーリインフォース５の後壁５ａから浮いた状態で固定されてしまう（フランジ１３をサイドメンバーの先端に固定する場合も同様である）。この点についても、アルミニウム合金押出材の軸部の径に比べてフランジの外径が大きくなるほど問題となる。
【００１３】
このため、電磁成形によりアルミニウム合金押出材からなる管材の端部を外径方向に拡開して、軸端に取付用フランジを一体的に形成する場合に、従来の方法ではフランジの大きさ (径) に制約や限界がある。これは、継ぎ手として必要な、溶接や機械的な接合のための接合しろ (フランジの大きさあるいは径) を確保できないことにつながる。
本発明はこのような現状に鑑みてなされたもので、電磁成形によりアルミニウム合金押出材からなる管材の端部を外径方向に拡開して、軸端に必要な接合しろを有する取付用フランジを一体的に形成する場合において、取付用フランジの割れ発生を防止し、かつ肉厚減少を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るフランジ付き管状部材の１つは、アルミニウム合金押出材からなり、取付用フランジが軸端に形成されたフランジ付き管状部材であり、前記取付用フランジは前記アルミニウム合金押出材の端部全周が拡開して形成されたもので、軸部からの張り出し幅が他より小さい箇所が周方向に沿った１又は複数箇所に形成されていることを特徴とする。これに含まれる取付用フランジの典型的な形態として、軸部からの張り出し幅が大きい箇所が小さい箇所を挟んで周方向の複数箇所に形成された取付用フランジ、あるいはその特殊な例として、軸部からの張り出し幅が一方向及びその反対方向に大きく、それに垂直方向に小さく形成された取付用フランジを挙げることができる。
この取付用フランジは、例えば電磁成形により、前記アルミニウム合金押出材の端部周壁を外径方向（放射方向）に拡開して成形したものであり、フランジの先端部が張り出し幅の小さい箇所で分割された構造であるため、拡開時に前記先端部においてフランジの円周方向に加わる引張力が緩和され、割れ発生を防止し、肉厚減少を抑えることができる。張り出し幅の小さい箇所の張り出し幅が張り出し幅の大きい箇所の張り出し幅に比べて小さいほど、またその箇所の数が多いほど、前記引張力が緩和される。
【００１５】
このフランジ付き管状部材を電磁成形で製造するにあたっては、アルミニウム合金押出材からなる管の周囲を貫通穴を有する電磁成形用の金型で囲繞するとともに、その端部を前記金型の端面から所定長さ突出させ、電磁成形により管の端部周壁の全周を外径方向に拡開して前記端面に押し付け、軸端に取付用フランジを形成する。その際、素材としての前記アルミニウム合金押出材の端部に、前記金型の端面から突出する突出長さが他より小さくなる箇所を前記貫通孔の周方向に沿って形成しておけばよい。これにより、電磁成形後、軸部からの張り出し幅が他より小さい箇所を周方向に沿った１又は複数箇所に有する取付用フランジを得ることができる。
【００１６】
より具体的にいえば、前記のように軸部からの張り出し幅が大きい箇所が小さい箇所を挟んで周方向の複数箇所に配置された取付用フランジを成形する場合、アルミニウム合金押出材の端部の周方向の複数箇所に切り欠きを形成し、前記金型の端面から突出する突出長さが切り欠きの箇所で小さく、切り欠き以外の箇所で大きくなるようにする。また、軸部からの張り出し幅が一方向及びその反対方向に大きく、それに垂直方向に小さい取付用フランジを成形する場合、前記アルミニウム合金押出材の端部を両側から斜めに切断し（両側から切り欠きを形成し）、前記金型の端面から突出する突出長さが対向位置にある２カ所で大きく、それらの中間で小さくなるようにする。
【００１７】
ところで、従来のバンパーステイ１１では、図４２（ａ）に示すように、フランジ１２の外形は円形、すなわちフランジ１２の管端からの張り出し幅Ｗは、周方向にみてほぼ同じとされている（フランジ１３も同様）。この張り出し幅Ｗはフランジ１２とバンパーリインフォース５の固定（例えばボルト・ナットによる締結）を行う上である程度の大きさが必要とされる。一方、フランジ１２が取り付けられるバンパーリインフォース５の後壁（取付面）５ａのスペースは、図４５に示すように、一般に車幅方向（矢印Ａ参照）には余裕があるが、上下方向（矢印Ｂ参照）には狭い。従って、必要な張り出し幅Ｗをとった場合、フランジ１２がバンパーリインフォース５の後壁（取付面）５ａのスペースから上下にはみ出すということが起こり得る。あるいは、スペース内に納めるために張り出し幅Ｗを十分にとれない（接合しろが十分取れない）ということも起こり得る。
【００１８】
このように、取付用フランジが取り付けられる取付面には種々の制約がある場合があり、それにより取付用フランジの形状（外径）も制約を受ける。例えばバンパーステイのように金属製形材（バンパーリインフォース）の１つの面を取付面とするのであれば、該取付面のスペースは一般に前記金属製形材の長手方向には広いが、長手方向に対し垂直方向には狭くなる。また、中には障害物の存在により、該障害物の方向のスペースが狭くなる場合がある。このような場合、周方向に張り出し幅が同じ（典型的には円形）従来の取付用フランジであれば、取付面のスペースに応じて、外径の小さい、従って接合しろの小さい取付用フランジしか用いることができなかった。
【００１９】
しかし、本発明に係る前記フランジ付き管状部材は、張り出し幅の小さい箇所を周方向の１又は複数箇所に適宜形成したものであり、張り出し幅をスペースの狭い方向には小さく、スペースの広い方向に大きく形成することにより、このような場合にも、張り出し幅の大きい箇所において必要な接合しろを確保することができる。例えば、取付用フランジを取り付ける取付面が、張り出し幅が周方向に一定の取付用フランジであればスペース的に収容しきれない（取付用フランジの一部が取付面のスペースからはみ出す）とき、前記取付用フランジに張り出し幅が小さい箇所を設けて、前記取付用フランジが前記取付面のスペースに収容できるようにし、あるいは、取付面に障害物が存在し（障害物の方向のスペースが狭くなっている）、張り出し幅が周方向に一定の取付用フランジであれば該取付用フランジが前記障害物に当たって該取付用フランジと前記取付面の接触が妨げられるとき、前記取付用フランジに張り出し幅が小さい箇所を設けて障害物との干渉を防止する。
【００２０】
本発明に係るフランジ付き管状部材の別の１つは、アルミニウム合金押出材からなり、取付用フランジが軸端に形成されたフランジ付き管状部材であり、前記取付用フランジは電磁成形により前記アルミニウム合金押出材の端部周壁が外径方向に拡開して形成されたもので、周方向に分割された複数個のフランジ片からなることを特徴とする。
この取付用フランジは、フランジが周方向に分割されたフランジ片からなるため、電磁成形による拡開時に周方向への引張の変形が実質的に加わらず、曲げ成形に近い形でフランジが成形される。従って、フランジに割れや肉厚減少が生じるのを防止できる。
このフランジ付き管状部材の場合も、取付面のスペースに応じて、フランジ片の１又は複数個について、その張り出し幅を他より小さくし又は適当な形状に成形することができる。
【００２１】
このフランジ付き管状部材を製造するに当たっては、同じく、アルミニウム合金押出材からなる管の周囲を貫通穴を有する電磁成形用の金型で囲繞するとともに、その端部を前記金型の端面から所定長さ突出させ、電磁成形により管の端部周壁を外径方向に拡開して前記端面に押し付け、軸端に取付用フランジを形成する。その際、素材としてのアルミニウム合金押出材の端部周壁を周方向に複数個に分割しておき、電磁成形により分割した前記端部周壁を外径方向に拡開して、管端に周方向に分割された複数のフランジ片からなるフランジを形成する。管（アルミニウム合金押出材）の端部周壁を周方向に複数個に分割する手段として、管の端部周壁に複数箇所においてスリットを形成すること、及び管の端部周壁の一部を複数箇所において切除することが挙げられる。ただし、周壁にスリットを形成することは周壁の一部を切除することに含まれる概念である。
なお、素材管の分割された端部周壁の一部を切除し又は切り欠き、当該箇所において金型の端面からの突出長さを他より小さくすることにより、取付用フランジを構成するフランジ片の１又は複数個について、その張り出し幅を他より小さくし又はフランジ形状を適当な形状とすることができる。
【００２２】
本発明に係るフランジ付き管状部材を電磁成形により成形すると、取付用フランジは前記金型の端面（成形面）に沿った形状に仕上げられる。端面が貫通穴の軸方向に垂直であれば、アルミニウム合金押出材の端部には該押出材の軸方向に垂直な取付用フランジが形成され、端面が貫通穴の軸方向に垂直な面に対し傾斜し又は湾曲しているのであれば、アルミニウム合金押出材の端部には該押出材の軸方向に垂直な面に対し傾斜し又は湾曲した取付用フランジが形成される。このように、金型の端面の形状を取付面の形状に合わせておけば、取付面の形状に応じた形状の取付用フランジを容易に得ることができる。また、電磁成形を利用することで、取付用フランジの成形が短時間で確実に行われ、かつ変形による加工硬化作用により取付用フランジが強化される。
【００２３】
本発明において用いるアルミニウム合金押出材としては、断面円形又は楕円形（それに近い形状を含む）、４角形、５角形、６角形等の多角形断面あるいはその他の断面形状の管状アルミニウム合金押出材を広く使用することができる。中空断面内にリブがある押出材でも、フランジを形成する箇所においてリブが除去されていれば用いることができる。アルミニウム合金は電気の良導体であり、電磁成形に適する。このアルミニウム合金は、例えばＪＩＳ５０００系、６０００系及び７０００系アルミニウム合金である。成形の容易性を考慮して調質はＪＩＳＨ０００１に規定されるＴ１又はＯで電磁成形し、成形後に必要に応じて時効処理を行うとよい。しかし、本発明の方法であれば時効処理後に電磁成形することもできる。
本発明は、例えばバンパーステイ、インストルメントパネル用リインフォース等の製造に好適に使用できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るフランジ付き管状部材において、管の端部周壁を外径方向に拡開して成形した取付用フランジに、軸部からの張り出し幅が他より小さい箇所が周方向に沿った１又は複数箇所に形成されている場合、フランジの先端部が張り出し幅の小さい箇所で分割された形となり、拡開時に取付用フランジの先端部に周方向に加わる引張力が緩和され、割れ発生を防止し肉厚減少を抑えることができ、同時に、張り出し幅の大きい箇所があることで必要な接合しろを確保することができる。さらに、この発明を応用すれば、取付用フランジを取り付ける取付面のスペースに制約があって、特定の方向に取付用のスペースが十分に取れないような場合でも、前記取付面のスペースに応じた形状の取付用フランジを形成し、かつ必要な接合しろを確保することができる。
【００２５】
また、本発明に係るフランジ付き管状部材において、管の端部周壁を外径方向に拡開して成形した取付用フランジが、周方向に分割された複数個のフランジ片からなる場合、拡開時に取付用フランジの周方向への引張の変形が実質的に加わらず、曲げ成形に近い形でフランジが成形されるため、フランジに割れや肉厚減少が生じるのを防止でき、同時に、前記フランジ片により必要な接合しろを確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図１〜図４０を参照して、本発明に係るフランジ付き管状部材及びその製造方法についてより具体的に説明する。
はじめに図１〜図２１を参照して、軸部からの張り出し幅が他より小さい箇所が周方向に沿った１又は複数箇所に形成された取付用フランジを有するフランジ付き管状部材について説明する。ここに開示するのは、主としてバンパーステイの例であり、軸部の一端にバンパーリインフォースへの取付用フランジが形成され、他端にサイドメンバーへの取付用フランジが形成され、それぞれ、ボルト・ナット又は溶接等により、バンパーリインフォース又はサイドメンバーへ固定される。
【００２７】
図１に示すバンパーステイ２１は、アルミニウム合金押出材からなり、円筒形の軸部２４の両端部全周が外径方向に拡開して該軸部２４の軸方向に垂直な面内に取付用フランジ２２，２３が形成されたもので、取付用フランジ２２においては軸部２４からの張り出し幅が周方向で異なり、取付用フランジ２３においては軸部２４からの張り出し幅は全周で一定である。図２は取付用フランジ２２を示す斜視図であり、軸部２４からの張り出し幅は、一方向及びその反対方向（両矢印Ｘ）に大きく（張り出し幅Ｗ１）、前記方向に垂直な方向（両矢印Ｙ）に小さく（張り出し幅Ｗ２）形成されている。この取付用フランジ２２の形状については、内周部（軸部２４に近い側）が一体につながり外周部（軸部２４から遠い側）が互いに分割されたフランジ片２２ａ，２２ｂからなるといういいかたもできる。
【００２８】
図１には、前記バンパーステイ２１とバンパーリインフォース２５からなるバンパー構造体が示され、バンパーステイ２１の取付用フランジ２２の前面がバンパーリインフォース２５の後壁（取付面）２５ａに接触し、ボルト穴２６を通し図示しないボルト・ナットにより固定されている。バンパーリインフォース２５は断面矩形のアルミニウム合金押出材からなり、取付用フランジ２２の張り出し幅が大きい方向（図２のＸ方向）がバンパーリインフォース２５の長手方向（車幅方向Ａ）を向き、張り出し幅が小さい方向（図２のＹ方向）がバンパーリインフォース２５の上下方向Ｂを向いている。
【００２９】
図４〜図６はバンパーステイ２１の製造方法を示すものである。
使用する管素材２７は断面円形のアルミニウム合金押出材であり、一方の端面２７ａは、図３に示すように、軸方向に垂直な面内でカットされたうえに両側から対称的に斜めにカットされて切り欠き３３が形成され、他方の端面は軸方向に垂直な面内でカットされている。この管素材２７の周囲を金型２８（分割金型２８ａ〜２８ｄからなる）により包囲し、管素材２７の両端部を金型２８の端面２９，３０から突出させる。管素材２７の両端部の端面２９，３０からの突出長さにより、成形後の取付用フランジ２２，２３の軸部２４からの張り出し幅が決まる。図４及び図６に示すように、端面２９側において、この突出長さは対向位置にある２カ所で大きく、その中間で小さくなっている。
【００３０】
金型２８は管素材２７の軸方向に沿って４つに分割可能であり、組み合わせたとき前記端面２９，３０と、管素材２７の外形にほぼ等しい内形の貫通穴３１が構成される。端面２３，２４は貫通穴３１の軸方向に対して垂直な平面とされ、いずれも電磁成形時の成形面として機能する。
図４及び図６に示すように管素材２７を金型２８にセットし、電磁成形用通電コイル３２を内部に挿入する。続いて、図示しない衝撃電流発生装置から通電コイル３２に瞬間大電流を流すと、磁界の相互作用により管素材２７は瞬間的に外径方向に拡開し、金型２８内では貫通穴３１の内面に押し付けられ、金型２８の端面２９，３０から突出している端部は前記端面２９，３０に押し付けられ、図５及び図６に示すように、管端に取付用フランジ２２，２３が形成される。なお、成形後は、金型２８を開いてバンパーステイ２１を取り出す。
【００３１】
このパンパーステイ２１の取付用フランジ２２は、先に述べたようにフランジの先端部が張り出し幅の小さい箇所で分割された構造であるため、拡開時に前記先端部においてフランジの円周方向に加わる引張力が小さく、割れ発生及び肉厚減少が防止される。
また、図１に示すように、取付用フランジ２２をバンパーリインフォース２５の後壁２５ａに固定するに際し、取付用フランジ２２の張り出し幅が大きい方向（Ｘ方向）が前記パンバーリインフォース２５の長手方向（Ａ方向）に向くように配置すると、当該方向の張り出し幅Ｗ１が十分大きいため、ここに複数個のボルト穴２６を形成する余裕があり、一方、上下方向には張り出し幅Ｗ２が十分小さいため、取付面である後壁２５ａから上下にはみ出すことがなく、その全面を後壁２５ａに接触させることができる。なお、溶接により固定する場合でも、取付用フランジ２２の張り出し幅が大きい部分で溶接長を長くとれるので、支障なく固定できる。
【００３２】
図１に示すバンパーステイ２１は、取付用フランジ２２が軸部に垂直（押出軸方向に垂直）な面内に形成されていたが、図４４に示したバンパーステイ１１の取付用フランジ１２のように、車幅方向両端が後退する方向に傾斜したタイプのバンパーリインフォース５の傾斜した箇所に固定する場合は、軸部に垂直な面に対して傾斜（車幅方向外側が後退する方向に傾斜）した取付用フランジを有するバンパーステイを製造する必要がある。
図７はそのようなバンパーステイ２１とその製造方法を示すものである。このバンパーステイ２１において、取付用フランジ２２は軸部２４に垂直な面に対し傾斜した平面内に形成され、かつ取付用フランジ２２の張り出し幅が大きい方向が傾斜の方向（図７（ｂ）のＣ方向）に一致し（この方向の張り出し幅Ｗ１）、張り出し幅が小さい方向がそれに垂直（図７（ａ）のＤ方向）に向いている（この方向の張り出し幅Ｗ２）。
【００３３】
図７によれば、金型２８の端面２９は、貫通穴３１の軸方向に垂直な面に対し傾斜した平面からなり、端面３０は貫通穴３１の軸方向に対し垂直な平面である。一方、管素材２７の一方の端面は金型２８の端面２９の傾斜と同じ傾斜にカットされたうえに両側から対称的に斜めにカットされ、他方の端面は軸方向に垂直な面内でカットされている。従って、金型２８の端面２９側において、管素材２７の端部の前記端面２９からの突出長さは、対向位置にある２カ所で大きく、その中間で小さくなっている。
【００３４】
また、バンパーステイを車幅方向両端が後退する方向に湾曲したタイプのバンパーリインフォースの湾曲した箇所に固定する場合は、車幅方向外側が後退する方向に湾曲した取付用フランジを有するバンパーステイを製造する必要がある。
図８はそのようなバンパーステイ２１とその製造方法を示すものである。このバンパーステイ２１において、取付用フランジ２２が湾曲（車幅方向外側が後退する方向に湾曲）して形成され、かつ取付用フランジ２２の張り出し幅が大きい方向が湾曲の方向（図８（ｂ）のＥ方向）に一致し（この方向の張り出し幅Ｗ１）、張り出し幅が小さい方向がそれに垂直（図７（ａ）のＦ方向）に向いている（この方向の張り出し幅Ｗ２）。
図８によれば、金型２８の端面２９は、貫通穴３１の軸方向に垂直な面に対し傾斜した湾曲面からなり、端面３０は貫通穴２５の軸方向に対し垂直な平面である。一方、管素材２７の一方の端面は金型２８の端面２９の湾曲に近似する傾斜平面内でカットされたうえに両側から対称的に斜めにカットされ、他方の端面は軸方向に垂直な面内でカットされている。従って、金型２８の端面２９側において、管素材２７の端部の前記端面２９からの突出長さは、対向位置にある２カ所で大きく、その中間で小さくなっている。
【００３５】
図９〜図１２にさらに別の形態のバンパーステイを示す。
図９に示すバンパーステイ２１は、一方の取付用フランジ２２の形状と、軸部２４にビード（リング状の膨出部）３２が形成されている点で、図１に示すバンパーステイ２１と異なる。しかし、アルミニウム合金押出材からなり、円筒形の軸部２４の両端に該軸部２４の軸方向に垂直な面内に取付用フランジ２２，２３が形成された点、取付用フランジ２２においては軸部２４からの張り出し幅が周方向に異なり、取付用フランジ２３においては軸部２４からの張り出し幅が全周で一定である点、取付用フランジ２２において（図１０参照）、軸部２４からの張り出し幅が一方向及びその反対方向（両矢印Ｘ）に大きく（張り出し幅Ｗ１）、前記方向に垂直な方向（両矢印Ｙ）に小さく（張り出し幅Ｗ２）形成されている点は、図１に示すバンパーステイ２１と同じである。この取付用フランジ２２の形状については、内周部が一体につながり、外周部が互いに分割されたフランジ片２２ａ，２２ｂからなるということもできる。
【００３６】
図９には、前記バンパーステイ２１とバンパーリインフォース２５からなるバンパー構造体が示され、バンパーステイ２１の取付用フランジ２２の前面がバンパーリインフォース２５の後壁（取付面）２５ａに接触し、ボルト穴２６を通し図示しないボルト・ナットにより固定されている。取付用フランジ２２の張り出し幅が大きい方向（図１０のＸ方向）がバンパーリインフォース２５の長手方向（車幅方向Ａ）を向き、張り出し幅が小さい方向（図１０のＹ方向）がバンパーリインフォース２５の上下方向Ｂを向いている。
このバンパーステイ２１の取付用フランジ２３も、フランジの外周部が張り出し幅の小さい箇所で分割された構造であるため、拡開時に前記先端部においてフランジの円周方向に加わる引張力が小さく、割れ発生及び肉厚減少が防止される。また、バンパーリインフォース２５の長手方向の張り出し幅Ｗ１が十分大きいため、ここに複数個のボルト穴２６を形成する余裕があり、一方、上下方向には張り出し幅Ｗ２が十分小さいため、取付面である後壁２５ａから上下にはみ出すことがない。溶接により固定する場合でも、取付用フランジ２２の張り出し幅が大きい部分で溶接長を長くとれるので、支障なく固定できる。
【００３７】
図１２はバンパーステイ２１の製造方法を示すものである。
使用する管素材２７は断面円形のアルミニウム合金押出材であり、一方の端面２７ａは、図１１に示すように、両側から対称的に斜めにカットされて切り欠き３３が形成され、傾斜面のみからなり、他方の端面は軸方向に垂直な面内でカットされている。この管素材２７を包囲する金型２８は、図４等に示す金型２８と同じく分割金型からなり、組み合わせたとき構成される貫通穴３１の一部に、放射方向にリング状に膨出した空間３１ａが形成されるが、その他の点では図４等に示す金型２８と同じである。
電磁成形にあたり、この管素材２７の周囲を金型２８により包囲し、管素材２７の両端部を金型２８の端面３０，３１から突出させるが、端面３０側において、その突出長さは対向位置にある２カ所で大きく、その中間で小さくなっている。この点は図６の場合と同様である。
管素材２７を金型２８にセットし、先に述べたと同様の手順で電磁成形を行うと、管素材２７は瞬間的に外径方向に拡開し、金型２８内では貫通穴３１の内面に押し付けられ、金型２８の端面２９，３０から突出している端部は前記端面２９，３０に押し付けられ、軸部２４の途中にビード３２が形成され、管端に取付用フランジ２２，２３が形成される。
【００３８】
これまで例示したバンパーステイは、いずれもバンパーリインフォース２５の後壁２５ａを取付面としたものであるが、図１３に示すように、バンパーリインフォース２５の前壁２５ｂを取付面とすることもできる。この場合、後壁２５ａにバンパーステイ２１が通過する穴２５ｃを開け、バンパーステイ２１の取付用フランジ２２をこの穴２５ｃを通して貫入し、前壁２５ｂに該取付フランジ２２を固定する。なお、図１３に示すバンパーステイ２１は、軸部２４の長さがやや長いが、取付用フランジ２２，２３は、図１に示すバンパーステイ２１と同じ形状であり、前壁への取り付けの向きも同じである。
【００３９】
以上例示したバンパーステイは、いずれも軸部の両端に取付用フランジが形成され、その一方が本発明に係る取付用フランジであったが、必要に応じて、軸部の両端に本発明に係る取付用フランジを形成したり、他方の端部にはフランジ自体を形成しないようにすることもできる。また、上記の例では、金型の貫通穴の形状を素材管の外形にほぼ合わせたが、電磁成形による拡開により素材管の軸部は貫通穴の内形に対応した形状に変形させることができるので、例えば円形断面の素材管を矩形の貫通穴を有する金型にセットすれば、矩形の軸部を有するバンパーステイを形成することができる。
【００４０】
図１４は、本発明に係るフランジ付き管状部材の他の適用例を示すもので、（ａ）は円形断面の軸部３４を有するフランジ付き管状部材３１の取付用フランジ３２をアルミニウム合金押出形材３５の凹部３６に固定したものである。取付用フランジ３２は電磁成形により成形されたもので、先に述べたバンパーステイ２１の取付用フランジ２２とほぼ同様の形状を有し、張り出し幅が一方向及びその反対方向に大きく、それに垂直方向に小さく形成され、張り出し幅の大きい方向が押出形材３５の長手方向を向いて配置されている。この例では、取付面たる凹部３６は両サイドが壁面３５ａ，３５ｂに挟まれ取付スペースが狭いため、もし取付用フランジ２２の張り出し幅が押出形材２５の長手方向に対し垂直方向に小さく形成されていなければ、取付用フランジ３２はそのスペースをはみ出し（壁面３５ａ，３５ｂに当たり）、前記凹部３６内に配置することができないが、前記方向に小さく形成されているので、凹部３６内に配置して全面を取付面に接触することができている。
【００４１】
図１４（ｂ）は、本発明に係るフランジ付き管状部材のさらに他の適用例を示すもので、円形断面の軸部４４を有するフランジ付き管状部材４１の取付用フランジ４２をアルミニウム合金押出形材４５の壁面４５ａに固定したものである。取付用フランジ４２は基本的に円形の外周を有し、一部に軸部４４からの張り出し幅が小さい箇所（切り欠き４３）が形成されている。電磁成形した取付用フランジ４２に切り欠き４３を形成するには、管素材の端部を一部切除し、切除した箇所で金型の端面から突出する突出長さが小さくなるようにしておく。この端部を電磁成形により拡開すれば、切り欠き４３を有する取付用フランジ４２が成形される。
【００４２】
この例では、押出形材４５の壁面４５ａにロッド４６が固定されているため、軸部４４を中心として周囲の壁面（取付面）４５ａをみたとき、ロッド４６の方向は取付スペースが狭くなっている。もし取付用フランジ４２に切り欠き４３がなければ、取付用フランジ４２を所定位置（図示の位置）に配置してもロッド４６が障害物となって、取付用フランジ４２を図示の位置で壁面４５ａに接触させることができないが、ロッド４６の位置に切り欠き４３をもってきたことで、取付用フランジ４２の全面を壁面４５ａに接触させることができている。なお、この取付用フランジ４２においても、フランジの先端部が張り出し幅の小さい箇所で分割された構造であるため、拡開時に前記先端部においてフランジの円周方向に加わる引張力が緩和され、割れ発生及び肉厚減少を抑制する作用が得られている。
【００４３】
図１５（ａ），（ｂ）に示すバンパーステイ５１は、本発明のさらに他の適用例を示すものである。このバンパーステイ５１は、アルミニウム合金押出材からなり、円筒形の軸部５４の両端に取付用フランジ５２，５３が形成され、取付用フランジ５２は軸部５４に垂直な面に対し傾斜した平面内に形成され、取付用フランジ５３は軸部５４の軸方向に垂直な面内に形成されている。取付用フランジ５２，５３は、軸部５４からの張り出し幅が周方向に変化しており、張り出し幅が小さい箇所が大きい箇所を挟んで周方向の４カ所に形成され、平面視で全体としてほぼ線対称な形状をなしている。この取付用フランジ５２，５３の形状については、内周部（軸部５４に近い側）が一体につながり外周部が互いに分割されたフランジ片５２ａ〜５２ｄ，５３ａ〜５３ｄからなるということいいかたもできる。
【００４４】
図１６には、前記バンパーステイ５１とバンパーリインフォース５５からなるバンパー構造体が示され、バンパーステイ５１の取付用フランジ５２の前面がバンパーリインフォース５５の傾斜した後壁（取付面）５５ａに接触し、ボルト・ナットにより固定されている。バンパーステイ５１の取付用フランジ５３は、その前面がサイドメンバ５６の前端部のフランジに接触し、同じくボルト・ナットにより固定されている。
【００４５】
図１７はバンパーステイ５１の製造に使用する断面円形の管素材（アルミニウム合金押出材）５７を示すもので、一方の端面５７ａは軸方向に斜めの面内でカットされ、その端部の周方向の４カ所に略楕円形（ただし半楕円）の切り欠き５８が等間隔で形成され、他方の端面５７ｂは軸方向に垂直な面内でカットされ、その端部の周方向の４カ所に略楕円形の切り欠き５９が等間隔で形成されている。
バンパーステイ５１の製造にあたっては、図７に関して説明したと同じ要領で、管素材５７を金型にセットし、電磁成形を行い、管素材５７の両端部を外径方向に拡開する。このパンパーステイ５１の取付用フランジ５２，５３は、フランジの先端部が張り出し幅の小さい箇所で分割された構造であるため、拡開時に前記先端部においてフランジの円周方向に加わる引張力が小さく、割れ発生及び肉厚減少が防止される。
【００４６】
図１８に示すバンパーステイ６１は、本発明のさらに他の適用例を示すものである。このバンパーステイ６１はアルミニウム合金押出材からなり、同じ形状の取付用フランジ６２，６３が断面略台形の軸部６４の両端に、いずれも該軸部６４に垂直な面内に形成されている。取付用フランジ６２，６３は、軸部６４からの張り出し幅が周方向に変化しており、張り出し幅が小さい箇所が大きい箇所を挟んで周方向の４カ所に形成されている。この取付用フランジ６２，６３の形状については、内周部（軸部６４に近い側）が一体につながり外周部が互いに分割されたフランジ片６２ａ〜６２ｄ，６３ａ〜６３ｄからなるといういいかたもできる。
【００４７】
図１９には、前記バンパーステイ６１とバンパーリインフォース５５（図１６参照）からなるバンパー構造体が示されている。ここでは、バンパーステイ６１の軸部６４の前壁（断面の１つの辺）６４ａがバンパーリインフォース５５の傾斜した後壁（取付面）５５ａに接触し、前壁６４ａの対面にある後壁６４ｃがサイドメンバ５６の垂直な前端部に当接している。バンパーステイ６１とバンパーリインフォース５５及びバンパーステイ６１とサイドメンバ５６は、それぞれ取付用フランジ６２，６３を利用してボルト・ナットにより固定されている。なお、このバンパーステイ６１は横圧壊型の一種であり、衝突時には軸部６４が横断面方向に圧壊して、衝突エネルギーを吸収する作用を有する。
【００４８】
バンパーステイ６１の製造にあたっては、断面がほぼ台形のアルミニウム合金押出材を管素材として用い、図１７に関して説明したと同じ要領で、前記管素材の両端部の周方向の４カ所（断面の辺部）に略楕円形の切り欠きを形成し、続いて、図６に関して説明したと同じ要領で、管素材を金型（ただし金型の貫通孔の断面は、軸部６４の外形に合わせてほぼ台形とする）にセットし、電磁成形を行い、管素材の両端部を外径方向に拡開する。このパンパーステイ６１の取付用フランジ６２，６３は、フランジの先端部が張り出し幅の小さい箇所で分割された構造であるため、拡開時に前記先端部においてフランジの円周方向に加わる引張力が小さく、割れ発生及び肉厚減少が防止される。
【００４９】
図２０に示すバンパーステイ６１は、図１８に示すバンパーステイ６１の変形例であり、後者との違いは、軸部６４の中空断面内にリブ６５を有する点のみである。このバンパーステイ６１の製造にあたっては、中空断面内にリブを有するアルミニウム合金押出材を管素材として用い、取付用フランジ６２，６３が形成される両端部において前記リブを切除しておけばよい。
【００５０】
図２１は、本発明に係るフランジ付き管状部材のさらに他の適用例を示すもので、円形断面の軸部７４を有するフランジ付き管状部材７１の取付用フランジ７２をパイプ材７５の外面に固定している。要するに管継ぎ手として用いている。
このフランジ付き管状部材７１の取付用フランジ７２は、接合されるパイプ材の外面（取付面）形状に応じて鞍型曲面に形成され、かつ前記バンパーステイ５１の取付用フランジ５２，５３と同じように、軸部７４からの張り出し幅が小さい箇所が大きい箇所を挟んで周方向の４カ所に形成されている。この取付用フランジの形状については、内周部（軸部７４に近い側）が一体につながり外周部が互いに分割されたフランジ片７２ａ〜７２ｄ（７２ｃは図示されず）からなるといういいかたもできる。
【００５１】
続いて、図２２〜図４０を参照して、周方向に分割された複数個のフランジ片からなるフランジ付き管状部材について説明する。ここに開示するのはバンパーステイの例であり、軸部の一端にバンパーリインフォースへの取付用フランジが形成され、他端に必要に応じてサイドメンバーへの取付用フランジが形成され、それぞれ、ボルト・ナット又は溶接により、バンパーリインフォース又はサイドメンバーへ固定される。以下、断面図以外は管の肉厚が図示省略されている。
【００５２】
図２２（ｂ）に示すバンパーステイ８１は、アルミニウム合金押出材からなり、断面４角形の軸部８４の一端が外径方向に拡開して該軸部８４の軸方向に垂直な面内に取付用フランジ８２が形成されたもので、この取付用フランジ８２は周方向に４個に分割されたフランジ片８２ａ〜８２ｄからなる。
図２２（ａ）はバンパーステイ８１の製造に使用する管素材８７を示すもので、この管素材８７は断面４角形のアルミニウム合金押出材からなる。管素材８７の両端面は軸方向に垂直な面内でカットされ、一方の端部の各隅部には端面から同じ深さｈのスリット８３が軸方向に入れられ、管素材８７の端部周壁９３は周方向に４個に分割されている（分割された端部周壁の各面を９３ａ〜９３ｄとする）。
【００５３】
バンパーステイ８１の電磁成形にあたっては、図２３及び図２４に示すように、この管素材８７の周囲を金型８８（分割金型８８ａ〜８８ｄからなる）により包囲し、かつ管素材８７の分割された端部周壁９３を金型８８の端面８９から突出させる。この例では、スリット８３の底８３ａがちょうど端面８９の位置にきて、それより先が端面８９から突出している。金型８８は管素材８７の軸方向に沿って４つに分割可能とされ、組み合わせたとき前記端面８９と、管素材８７の外形にほぼ等しい内形の貫通穴９１が構成される。金型８８の端面８９は貫通穴９１の軸方向に垂直な平面であり、電磁成形時の成形面として機能する。
【００５４】
次に、管素材８７内に電磁成形用コイル体９２を挿入し、図示しない衝撃電流発生装置から電磁成形用コイル体９２に瞬間大電流を流すと、磁界の相互作用により管素材８７は瞬間的に放射方向に拡開し、金型８８内の軸部は貫通穴９１の内面に押し付けられ、金型８８の端面８９から突出している端部周壁９３は、図２４（ａ）に示すように前記端面８９に打ち当たり、軸端にフランジ８２が形成された前記バンパーステイ８１が製造される。成形後は、金型８８を開いてバンパーステイ８１を取り出す。
成形後のバンパーステイ８１において、取付用フランジ８２を構成する各フランジ片８２ａ〜８２ｄは、管素材８７の端部周壁９３の各面９３ａ〜９３ｄがスリット８３の底８３ａの位置で外側に９０°曲げ成形された形態をなしている。従って、拡開時にフランジの円周方向に加わる引張力がなく、割れ発生及び肉厚減少が防止される。
【００５５】
なお、管素材８７において、スリット８３の底８３ａの形状として、角度の付いた角張った形状（図１（ａ）の拡大図Ａ参照）より丸み形状（同じく拡大図Ｂ参照）とするのが望ましい。スリット８３の底８３ａを丸み形状に成形することで、電磁成形時の亀裂の起点になりにくく、また電磁成形時にここにスパーク（放電）が発生にくくなるためである。また、スリット８３の幅Ｓはスパーク防止の観点からは広い方が望ましく、電磁成形用コイル体９２のコイルに流れる電流値によっても異なるが、１０ｋＡ以上であれば概ね２ｍｍ以上であることが望ましい。
【００５６】
上記の例では、管素材８７を金型８８にセットする際、分割された端部周壁９３の全体（スリット８３の底８３ａより端側の部分）を金型８８の端面８９から突出させたが、図２５（ａ）に示すように、端部周壁９３の一部が金型８８の端面８９の内側、すなわち貫通穴９１内に位置するようにセットすることも可能である。この場合、前記と同様に電磁成形を行うと、端部周壁９３のうち金型８８の端面８９から突出している部分が拡開して該端面８９に打ち付けられ、図２５（ｂ）に示すバンパーステイ８１が製造される。このバンパーステイ８１では、周方向に４個に分割された形態をなす取付用フランジ８２が成形され、かつ軸部にスリット８３の一部が残っている。
【００５７】
一方、図２６（ａ）に示すように、分割された端部周壁９３だけでなく分割されていない部分も金型８８の端面８９から突出するようにセットすることもできる。すなわち、スリット８３の底８３ａが金型８８の端面８９から外に出ているということである。この場合、前記と同様に電磁成形を行うと、端部周壁９３を含めて金型８８の端面８９から突出している部分が拡開して端面８９に打ち付けられ、図２６（ｂ）に示すバンパーステイ８１が製造される。このバンパーステイ８１にみられるように、成形時にスリット８３の底８３ａから軸部が引き裂かれ（引き裂かれた箇所を矢印９４で示す）、結果的に周方向に４個に分割された形態をなす取付用フランジ８２が成形される。軸部が引き裂かれると、その過程でスパーク（放電）が発生する可能性が高いため、図３及び図４（ａ）に示す管素材１０のセッティング方式の方が望ましい。なお、この例では４角形断面の隅部にスリット８３が形成されていたが、スリットを形成する位置及びその形状、管素材の断面形状等によっては、軸部が引き裂かれることなく取付用フランジが形成される。
【００５８】
図２７（ａ），（ｂ）はバンパーステイ８１とバンパーリインフォース８５からなるバンパー構造体を示すもので、この例では取付用フランジ８２の各フランジ片８２ａ〜８２ｄにボルト穴８６が形成され、ボルト・ナットにより固定されるようになっている。しかし、溶接構造等をとることもできる。図２７（ａ）では取付用フランジ８２の軸部からの張り出し幅Ｗが小さく、取付用フランジ８２はバンパーリインフォース８５の後面（取付面）８５ａのスペース内に収まっている。図２７（ｂ）では取付用フランジ８２の軸部からの張り出し幅Ｗが大きく、取付用フランジ８２はバンパーリインフォース８５の後面８５ａのスペースから上下にはみ出している。必要があれば、取付用フランジ８２の上下の面８２ａ，８２ｃのはみ出した部分（矢印９５で示す）を切除し、又はバンパーリインフォースの上下面に沿うように前方に折り曲げることもできる（図２８（ｂ）参照）。
【００５９】
図２８（ａ）は電磁成形時に取付用フランジ８２を成形すると同時に上下のフランジ片８２ａ，８２ｃを折り曲げたバンパーステイ８１を示し、図２８（ｂ）はそのバンパーステイ８１をバンパーリインフォース８５に固定した様子を示す。フランジ８２の上下のフランジ片８２ａ，８２ｃの先端部（矢印９６で示す）は途中で軸部に平行に曲げられ、バンパーリインフォース８５の上下面８５ｂ、８５ｃに沿っている。このバンパーステイ８１は、図２９に示す金型８８を用いて製造することができる。金型８８を構成する分割金型８８ａ、８８ｂが突出部９７を有し、この突出部９７の内側面（矢印９８で示す）が、電磁成形時に取付用フランジ８２の上下の面８２ａ，８２ｃの成形面となり、取付用フランジ８２の成形と同時に上下のフランジ片８２ａ，８２ｃの折り曲げが行われる。
【００６０】
図３０に示すバンパーステイ８１は、バンパーリインフォース８５の狭い後面（取付面）８５ａのスペース内に、成形後の取付用フランジ８２が収まるように、電磁成形前に管素材８７の端部を整形したものである。管素材８７の端部周壁９３の各面９３ａ〜９３ｄは両コーナー（矢印９９で示す）が斜めに切除され、かつ管素材８７の各隅部には端面から同じ深さのスリット８３が軸方向に入り、これにより管素材８７の端部周壁９３は周方向に４個に分割されている。
この管素材８７を図２３及び図２４に示す金型８８にセットし、図２３及び図２４に示すように管素材８７の分割された端部周壁９３を金型８８の端面８９から突出させて電磁成形を行うと、図３０（ｂ）に示すように、管端に取付用フランジ８２を有するバンパーステイ８１が成形される。この取付用フランジ８２は周方向に４個に分割された形態をなし、取付用フランジ８２を構成する各フランジ片８２ａ〜８２ｄは両コーナー（矢印１００で示す）が斜めに切除された形態となっている。これにより、取付用フランジ８２は、図３０（ｃ）に示すように、バンパーリインフォース８５の後面（取付面）８５ａのスペース内に収まる。
【００６１】
図３１に示すバンパーステイ８１は、同じくバンパーリインフォース８５の狭い後面（取付面）８５ａのスペース内に、成形後の取付用フランジ８２が収まるように、電磁成形前に管素材８７の端部を整形したものである。管素材８７の端部周壁９３の対向する２面が切除され、これにより管素材８７の端部周壁９３は周方向に２個に分割されている。
この管素材８７を図２及び図３に示す金型８８にセットし、図２３及び図２４に示すように管素材８７の分割された端部周壁９３を金型８８の端面８９から突出させて電磁成形を行うと、図３１（ｂ）に示すように、管端に取付用フランジ８２を有するバンパーステイ８１が成形される。この取付用フランジ８２は周方向に２個に分割された形態をなす。図３１（ｃ）に示すように、取付用フランジ８２を構成する各面８２ｂ，８２ｄが車幅方向にくるようにすれば、フランジ８２はバンパーリインフォース８５の後面（取付面）８５ａのスペース内に収まる。
【００６２】
図３２に示すバンパーステイ８１は、同じくバンパーリインフォース８５の狭い後面（取付面）８５ａのスペース内に、成形後の取付用フランジ８２が収まるように、電磁成形前に管素材８７の端部を整形したものである。管素材８７の端部周壁９３の各隅部には端面から同じ深さのスリット８３が軸方向に入り、これにより管素材８７の端部周壁９３は周方向に４個に分割され、かつ端部周壁９３を構成する面９３ａ〜９３ｄのうち上下の対向する面９３ａ，９３ｃが一部切除されて短くなっている。
この管素材８７を図２３及び図２４に示す金型８８にセットし、図２３及び図２４に示すように管素材８７の分割された端部周壁９３を金型８８の端面８９から突出させて電磁成形を行うと、図３２（ｂ）に示すように、管端に取付用フランジ８２を有するバンパーステイ８１が成形される。この取付用フランジ８２は周方向に４個に分割された形態をなし、取付用フランジ８２を構成する４個のフランジ片８２ａ〜８２ｄのうち上下の面８２ａ，８２ｃの張り出し幅Ｗが小さくなっている。従って、図３２（ｃ）に示すように、取付用フランジ８２はバンパーリインフォース８５の後面（取付面）８５ａのスペース内に収まる。
【００６３】
これまでは管素材として断面４角形のものが使用されたが、図３３に示すバンパーステイ８１は、管素材８７として円形断面のアルミニウム合金押出材を使用して得られたものである。管素材８７の一方の端部には円周方向に等間隔で端面から同じ深さのスリット８３が軸方向に入り、これにより管素材８７の端部周壁９３は周方向に４個に分割されている。
また、図３４（ａ），（ｂ）に示すバンパーステイ８１は、管素材（図示せず）として６角形断面のアルミニウム合金押出材を使用して得られたものである。それぞれ管素材としては端部周壁が周方向に６個に分割された管素材が用いられるが、図３４（ａ）に示すバンパーステイ８１の場合、一方の端部の各隅部に端面から同じ深さのスリットが軸方向に入れられ、図３４（ｂ）に示すバンパーステイ８１の場合、管素材の端部周壁の各面の両コーナーが斜めに切除され、かつ管素材の各隅部には端面から同じ深さのスリットが軸方向に入れられる（前者は図２２（ａ）参照、後者は図３０（ａ）参照）。
【００６４】
これまで示したバンパーステイ８１は取付用フランジが軸部に垂直（押出軸方向に垂直）な面内に形成されていたが、図３５に示すバンパーステイ８１は、フランジ８２が軸部８４に垂直な面に対して傾斜（車幅方向外側が後退する方向に傾斜）している。この場合、管素材８７のフランジを形成する側の端部の端面は傾斜した平面内でカットされ、各隅部には端面から同じ深さのスリット８３が軸方向に入れられ、管素材８７の端部周壁９３は周方向に４個に等分割されている。
【００６５】
図３６に示すように、この管素材８７の周囲を金型８８により包囲し、かつ管素材８７の分割された端部周壁９３を金型８８の端面８９から突出させる。金型８８は図２３及び図２４に示す金型とほぼ同様であるが、端面８９が貫通穴９１の軸方向に対し傾斜した平面である（この例では管素材８７の端面の傾斜と同じ角度の傾斜に設定されている）点で異なる。管素材８７は金型８８に対し、金型８８の端面８９と管素材８７の端面が平行になり、かつスリット８３の底８３ａがちょうど端面８９の位置にきて、それより先が端面８９から突出するようにセットされている。
次に管素材８７内に電磁成形用コイル体９２を挿入し、電磁成形を行うと、管素材８７は瞬間的に放射方向に拡開し、金型８８内の軸部は貫通穴９１の内面に押し付けられ、金型８８の端面８９から突出している端部周壁９３は前記端面８９に押し付けられ、軸部８４の端部に傾斜した取付用フランジ８１が形成されたバンパーステイ８２が製造される。
【００６６】
以上の例示では、管の一方の端部にのみ取付用フランジを成形して、その取付用フランジをバンパーリインフォースに固定し、他方の端部はフランジを成形せずにサイドメンバーに固定するものとしたが、その逆もあり得る。また、バンパーステイがバンパーリインフォースとサイドメンバーの両方への取付用フランジを必要とする場合、両方の端部に取付用フランジを成形する必要がある（図３７（ｂ）参照）。その場合、２つのフランジを１つずつ順に成形することもできるが、以下に説明するように、両方のフランジを同時に成形することもできる。
図３７（ａ）に示す管素材８７は、両端面が軸方向に垂直な面内でカットされ、両端部の各隅部には端面から同じ深さのスリット８３が軸方向に入れられ、管素材８７の両方の端部周壁９３、１０１は周方向に４個に分割されている。
【００６７】
図３８に示すように、この管素材８７の周囲を金型８８により包囲し、かつ管素材８７の分割された端部周壁９３，１０１を金型８８の端面８９，１０２から突出させる。金型８８は図２３及び図２４に示す金型と同様であるが、この場合、両方の（貫通穴９１の両端の）端面８９，１０２が成形面として機能する。
管素材８７内に電磁成形用コイル体９２を挿入し、電磁成形を行うと、管素材８７は瞬間的に放射方向に拡開し、金型８８内の軸部は貫通穴９１の内面に押し付けられ、金型８８の端面８９，１０２から突出している端部周壁９３，１０１は前記端面８９，１０２に打ち付けられ、軸部８４の両端に取付用フランジ８２，１０３が形成されたバンパーステイ１８が製造される。
【００６８】
以上の例示では、バンパーステイ８１の取付用フランジ８２がバンパーリインフォース８５の後壁８５ａの外面側に取り付けられる場合を示したが、取付用フランジ８２をバンパーリインフォース８５の中空内部に配置して後壁８５ａの内面側又は前壁８５ｄの内面側に取り付けたり、バンパーリインフォース８５の前壁８５ｄの外面側に取り付けることもあり得る。
図３９は取付用フランジ８２をバンパーリインフォース８５の後壁８５ａの内面側に取り付ける場合に、取付用フランジ８２をバンパーリインフォース８５の中空内部において成形する例を示すものである。管素材８７の分割された端部周壁９３を後壁８５ａに形成した穴を通してバンパーリインフォース８５の中空内部に嵌入し、金型８８をバンパーリインフォース８５の後壁８５ａに密着させ、管素材８７のバンパーリインフォース８５の外部に出ている箇所の周囲を包囲する。次に管素材８７内に電磁成形用コイル体９２を挿入し、電磁成形を行うと、管素材８７は瞬間的に放射方向に拡開し、バンパーリインフォース８５の中空内部に嵌入した端部周壁９３はバンパーリインフォース８５の後壁８５ａの内面（これが成形面として機能する）に打ち付けられ、軸部８４の端にフランジ８２が形成されたバンパーステイ８１が製造される。なお、バンパーステイ８１の軸部８４は金型８８の貫通穴９１の内面に押し付けられる。
【００６９】
図４０は取付用フランジ８２をバンパーリインフォース８５の前壁８５ｄの外面側に取り付ける場合の例を示すものである。管素材８７には両端に分割された端部周壁９３，１０１が形成され、端部周壁９３を後壁８５ａ及び前壁８５ｄに形成した穴を通してバンパーリインフォース８５の前方に突出させ、金型８８をバンパーリインフォース８５の後壁８５ａに密着させて軸部を包囲し、かつ端部周壁１０２を金型８８の外に突出させる。次に管素材８７内に電磁成形用コイル体９２を挿入し、電磁成形を行うと、管素材８７は瞬間的に放射方向に拡開し、バンパーリインフォース８５の前方に突出していた端部周壁９３はバンパーリインフォース８５の前壁８５ｄの外面（これが成形面として機能する）に打ち付けられ、一方、端部周壁１０１は金型８８の端面１０２に押し付けられ、軸部８４の両端にフランジ８２，１０３が形成されたバンパーステイ８１が製造される。なお、バンパーステイ８１の軸部８４は、バンパーリインフォース８５の後壁８５ａ及び前壁８５ｄに形成した前記穴及び貫通穴９１の内面に打ち付けられ、かつバンパーリインフォース８５の中空内部において外径方向に膨出する。
【００７０】
以上、主としてバンパーステイを例に本発明について具体的に説明したが、本発明は、乗用車やトラック等の車両のサイドメンバ（先端に取付用フランジを成形）やインストルメントパネル用リインフォース（一端又は両端に取付用フランジを成形）、その他、端部にフランジを必要とする管状部材の製造一般に好適に利用できる。
なお、サイドメンバは前記特許文献１〜３や前記特願２００２−３５７８２０の明細書及び図面にも記載されている。その先端に前記のようなバンパーステイを取り付ける（バンパーステイを介してバンパーリインフォースを固定する）場合と、その先端に直接バンパーリインフォースを固定する場合がある。また、インストルメントパネル用リインフォースは、ステアリングサポート、ステアリングハンガービーム又はピラー間クロスメンバー（ＰＰメンバー）ともいわれ、車幅方向に配設されて両端が車両の左右のフレームに固定され、インストルメントパネル、ダクト及びステアリングコラム等を支持するとともに、車両の側面衝突に対して乗員の生存空間を確保する役割をもつ部材であり、例えば特開平１１−１１５５５０号公報、特開２００１−６３６２８号公報、特開２００１−７１９３９号公報、特開２００１−２５３３６８号公報、特開２００２−２１１４４０号公報にはアルミニウム合金製のインストルメントパネル用リインフォースが記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の斜視図である。
【図２】そのバンパーステイの要部拡大斜視図である。
【図３】そのバンパーステイの製造に使用する管素材の要部拡大斜視図である。
【図４】管素材を金型にセットしたときの斜視図である。
【図５】その電磁成形後の斜視図である。
【図６】図５のＩ−Ｉ断面図（ａ）及びＩＩ−ＩＩ断面図（ｂ）である。
【図７】本発明に係るバンパーステイ及び製造方法を説明する断面図（ａ）及びそのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図（ｂ）である。
【図８】本発明に係るバンパーステイ及び製造方法を説明する断面図（ａ）及びそのＩＶ−ＩＶ断面図（ｂ）である。
【図９】本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の斜視図である。
【図１０】そのバンパーステイの要部拡大斜視図である。
【図１１】そのバンパーステイの製造に使用する管素材の要部拡大斜視図である。
【図１２】その製造方法を説明する断面図（ａ）及びそのＶ−Ｖ断面図（ｂ）である。
【図１３】本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の斜視図である。
【図１４】本発明に係るフランジ付き管状部材の他の適用例を示す斜視図である。である。
【図１５】本発明に係るバンパーステイの斜視図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図１６】そのバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の斜視図である。
【図１７】そのバンパーステイの製造に使用する管素材の斜視図である。
【図１８】本発明に係るバンパーステイの斜視図である。
【図１９】そのバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の斜視図である。
【図２０】本発明に係るバンパーステイの斜視図である。
【図２１】本発明に係るフランジ付き管状部材とその適用形態を示す斜視図である。
【図２２】本発明に係るバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の斜視図（ａ）及び成形後のバンパーステイの斜視図（ｂ）である。
【図２３】その管素材を金型にセットした状態を示す斜視図である。
【図２４】そのＶＩ−ＶＩ断面図（ａ）及びＶＩＩ−ＶＩＩ断面図（ｂ）である。
【図２５】その管素材を金型にセットした状態を示す断面図（ａ）及び成形後のバンパーステイの斜視図（ｂ）である。
【図２６】その管素材を金型にセットした状態を示す断面図（ａ）及び成形後のバンパーステイの斜視図（ｂ）である。
【図２７】本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図２８】本発明に係るバンパーステイの斜視図（ａ）、そのバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体を示す斜視図（ｂ）である。
【図２９】そのバンパーステイを製造する場合に用いる管素材を金型にセットした状態を示す斜視図である。
【図３０】本発明に係るバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の斜視図（ａ）、バンパーステイの斜視図（ｂ）及びそのバンパーステイとバンパーリインフォースの取付部構造を示す斜視図（ｃ）である。
【図３１】本発明に係るバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の斜視図（ａ）、バンパーステイの斜視図（ｂ）及びそのバンパーステイとバンパーリインフォースの取付部構造を示す斜視図（ｃ）である。
【図３２】本発明に係るバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の斜視図（ａ）、バンパーステイの斜視図（ｂ）及びそのバンパーステイとバンパーリインフォースの取付部構造を示す斜視図（ｃ）である。
【図３３】本発明に係るバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の斜視図（ａ）及びバンパーステイの斜視図（ｂ）である。
【図３４】本発明に係るバンパーステイとバンパーリインフォースの取付部構造を示す斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図３５】本発明に係るバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の斜視図（ａ）及びバンパーステイの斜視図（ｂ）である。
【図３６】その管素材を金型にセットした状態及び成形後の状態を示す断面図である。
【図３７】本発明に係るバンパーステイを製造する場合に用いる管素材の斜視図（ａ）及びバンパーステイの斜視図（ｂ）である。
【図３８】その管素材を金型にセットした状態及び成形後の状態を示す断面図である。
【図３９】本発明に係るバンパーステイ及びバンパー構造体を製造する場合において、管素材を金型にセットした状態及び成形後の状態を示す断面図である。
【図４０】本発明に係るバンパーステイ及びバンパー構造体を製造する場合において、管素材を金型にセットした状態及び成形後の状態を示す断面図である。
【図４１】種々のタイプの従来型バンパーステイとその取付状態を示す平面図である。
【図４２】図４１（ｃ）のバンパーステイを電磁成形で製造する方法を説明する平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図４３】そのバンパーステイのフランジ部の拡大断面図である。
【図４４】そのバンパーステイのバンパーリインフォースへの取付状態を説明する断面図である。
【図４５】そのバンパーステイとバンパーリインフォースからなるバンパー構造体の斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
２１，５１，６１，８１  バンパーステイ
２２，２３，３２，４２，５２，５３，６２，６３，７２，８２  取付用フランジ
２４，３４，５４，６４，８４  軸部
２７，５７，８７  管素材
２８，８８  金型
２９，３０，８９  金型端面（成形面）
３１，４１，７１  フランジ付き管状部材
５２ａ〜５２ｄ，５３ａ〜５３ｄ，６２ａ〜６２ｄ，６３ａ〜６３ｄ，８２ａ〜８２ｄ  フランジ片
５８  切り欠き
８３  スリット
【図１】
2005007475.tif 000003
【図２】
2005007475.tif 000004
【図３】
2005007475.tif 000005
【図４】
2005007475.tif 000006
【図５】
2005007475.tif 000007
【図６】
2005007475.tif 000008
【図７】
2005007475.tif 000009
【図８】
2005007475.tif 000010
【図９】
2005007475.tif 000011
【図１０】
2005007475.tif 000012
【図１１】
2005007475.tif 000013
【図１２】
2005007475.tif 000014
【図１３】
2005007475.tif 000015
【図１４】
2005007475.tif 000016
【図１５】
2005007475.tif 000017
【図１６】
2005007475.tif 000018
【図１７】
2005007475.tif 000019
【図１８】
2005007475.tif 000020
【図１９】
2005007475.tif 000021
【図２０】
2005007475.tif 000022
【図２１】
2005007475.tif 000023
【図２２】
2005007475.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2005007475.tif 000027
【図２６】
2005007475.tif 000028
【図２７】
2005007475.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2005007475.tif 000031
【図３０】
2005007475.tif 000032
【図３１】
2005007475.tif 000033
【図３２】
2005007475.tif 000034
【図３３】
2005007475.tif 000035
【図３４】
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【図３５】
2005007475.tif 000037
【図３６】
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【図３７】
2005007475.tif 000039
【図３８】
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【図３９】
2005007475.tif 000041
【図４０】
2005007475.tif 000042
【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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